什么是栈帧
栈帧
那先有个问题,什么是栈?
在数据结构中, 栈是限定仅在表尾进行插入或删除操作的线性表。栈是一种数据结构,它按照后进先出的原则存储数据,先进入的数据被压入栈底,最后的数据在栈顶,需要读数据的时候从栈顶开始弹出数据。
在计算机系统中,栈也可以称之为栈内存是一个具有动态内存区域,存储函数内部(包括main函数)的局部变量和方法调用和函数参数值,是由系统自动分配的,一般速度较快;存储地址是连续且存在有限栈容量,会出现溢出现象程序可以将数据压入栈中,也可以将数据从栈顶弹出。压栈操作使得栈增大,而弹出操作使栈减小。
栈用于维护函数调用的上下文,离开了栈函数调用就没法实现。
而什么是栈帧(Stack Frame)呢?
每一次函数的调用,都会在调用栈(call stack)上维护一个独立的栈帧(stack frame).每个独立的栈帧一般包括:
- 函数的返回地址和参数
- 临时变量: 包括函数的非静态局部变量以及编译器自动生成的其他临时变量
- 函数调用的上下文
栈是从高地址向低地址延伸,一个函数的栈帧用ebp 和 esp 这两个寄存器来划定范围.ebp 指向当前的栈帧的底部,esp 始终指向栈帧的顶部;</br>
ebp 寄存器又被称为帧指针(Frame Pointer);</br>
esp 寄存器又被称为栈指针(Stack Pointer);
image
在函数调用的过程中,有函数的调用者(caller)和被调用的函数(callee).
调用者需要知道被调用者函数返回值;
被调用者需要知道传入的参数和返回的地址;
函数调用
函数调用分为以下几步:
- 参数入栈: 将参数按照调用约定(C 是从右向左)依次压入系统栈中;
- 返回地址入栈: 将当前代码区调用指令的下一条指令地址压入栈中,供函数返回时继续执行;
- 代码跳转: 处理器将代码区跳转到被调用函数的入口处;
- 栈帧调整: </br>
1.将调用者的ebp压栈处理,保存指向栈底的ebp的地址(方便函数返回之后的现场恢复),此时esp指向新的栈顶位置;push ebp
</br>
2.将当前栈帧切换到新栈帧(将eps值装入ebp,更新栈帧底部), 这时ebp指向栈顶,而此时栈顶就是old ebpmov ebp, esp
</br>
3.给新栈帧分配空间sub esp, XXX
</br>
函数返回
函数返回分为以下几步:
- 保存被调用函数的返回值到 eax 寄存器中
mov eax, xxx
- 恢复 esp 同时回收局部变量空间
mov ebp, esp
- 将上一个栈帧底部位置恢复到 ebp
pop ebp
- 弹出当前栈顶元素,从栈中取到返回地址,并跳转到该位置
ret
学有所思,思有所成。
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java
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